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带有轴向叶顶冷却回路的 涡轮 叶片

阅读：908发布：2021-12-31

专利汇可以提供带有轴向叶顶冷却回路的涡轮叶片专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开提供涡轮叶片 (12)，其包括前缘冷却回路(30)，后缘冷却回路(34)，包括第一通道(32a)、中间通道(32b)和最终通道(32c)的中间区段冷却回路(32)，和轴向叶顶冷却回路(56)。前缘、中间区段和后缘冷却回路(30、32、34)中的每一个均从冷却空气供应接收冷却气流(CF)。所述前缘和中间区段冷却回路(30、32)中的每一个的径向外部部分还包括至少一个出口(62、64)，其与轴向叶顶冷却回路(56) 流体连通，使得离开前缘冷却回路(30)的大致全部前缘冷却气流(LEF)和离开中间区段冷却回路(32)的大致全部中间区段冷却气流(MSF)都被引导到轴向叶顶冷却回路(56)。，下面是带有轴向叶顶冷却回路的涡轮叶片专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种涡轮叶片，包括：
限定前缘、后缘、压力侧壁、吸力侧壁的外壁，包括叶顶的径向外端和联接到根部的径向内端，其中，所述前缘没有通过其延伸的薄膜冷却孔；
与所述外壁限定前缘冷却回路的结构，所述前缘冷却回路邻近所述前缘且沿径向方向从所述根部朝向所述叶顶延伸，所述前缘冷却回路包括至少一个前缘冷却通道；
与所述外壁限定后缘冷却回路的结构，所述后缘冷却回路邻近所述后缘且沿径向方向从所述根部朝向所述叶顶延伸；
与所述外壁限定位于所述前缘冷却回路和所述后缘冷却回路之间的中间区段冷却回路和限定前向流动蜿蜒冷却回路的结构，所述前向流动蜿蜒冷却回路包括第一通道、中间通道和最终通道，所述中间区段冷却回路沿径向方向从所述根部朝向所述叶顶延伸；并且所述外壁还限定轴向叶顶冷却回路，其邻近所述叶顶且大体连续地沿弦向方向延伸，其中，所述弦向方向从所述前缘延伸至所述后缘，
其中，所述前缘冷却回路、所述中间区段冷却回路和所述后缘冷却回路中的每一者均从所述根部处的冷却空气供应接收冷却气流，并且其中，所述前缘冷却回路和所述中间区段冷却回路中的每一者的径向外部部分还包括与所述轴向叶顶冷却回路流体连通的至少一个出口，使得大致全部离开所述前缘冷却回路的前缘冷却气流以及大致全部离开所述中间区段冷却回路的中间区段冷却气流被引导至所述轴向叶顶冷却回路。
2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述前缘冷却回路和所述中间区段冷却回路联接到所述轴向叶顶冷却回路的前端，使得离开所述前缘冷却回路的前缘冷却气流和离开所述中间区段冷却回路的中间区段冷却气流对于所述轴向叶顶冷却回路的弦向长度的至少一部分在所述轴向叶顶冷却回路内沿轴向方向大致平行。
3.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述前向流动蜿蜒冷却回路的中间通道和最终通道中的至少一者与所述轴向叶顶冷却回路流体连通。
4.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，限定所述前缘冷却回路的结构包括第一壁和第二壁，其与所述外壁限定主前缘冷却通道和冲击通道，所述第二壁包括多个径向间隔分开的冲击冷却孔，使得所述前缘冷却通道和所述冲击通道流体连通。
5.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述叶顶包括多个叶顶冷却孔，以及其中，所述外壁还包括从所述叶顶径向向外延伸的凹槽状叶顶轨道，所述凹槽状叶顶轨道限定多个凹槽状叶顶孔。
6.一种涡轮叶片，包括：
限定前缘、后缘、压力侧壁、吸力侧壁的外壁，包括叶顶的径向外端和联接到根部的径向内端，其中，所述前缘没有通过其延伸的薄膜冷却孔；
所述外壁限定邻近所述叶顶且沿弦向方向连续延伸的轴向叶顶冷却回路，其中，所述弦向方向从所述前缘延伸至所述后缘；
与所述外壁限定用于供应前缘冷却气流的前缘冷却回路的结构，所述前缘冷却回路邻近所述前缘且沿径向方向从所述根部朝向所述叶顶延伸，其中，所述前缘冷却回路还包括第一出口，其与所述轴向叶顶冷却回路流体连通，使得离开所述前缘冷却回路的大致全部前缘冷却气流被引导到所述轴向叶顶冷却回路；
与所述外壁限定后缘冷却回路的结构，所述后缘冷却回路邻近所述后缘且沿径向方向从所述根部朝向所述叶顶延伸；
与所述外壁限定用于供应中间区段冷却气流的中间区段冷却回路的结构，所述中间区段冷却回路位于所述前缘冷却回路和所述后缘冷却回路之间，其中，所述中间区段冷却回路包括第二出口，其与所述轴向叶顶冷却回路流体连通，使得离开所述中间区段冷却回路的大致全部中间区段冷却气流被引导到所述轴向叶顶冷却回路；和
隔挡件，其大体邻近所述中间区段冷却回路和所述前缘冷却回路，所述隔挡件沿所述弦向方向延伸，其中，所述隔挡件定位成使得隔挡件下表面大致横向于离开所述中间区段冷却回路的中间区段冷却气流。
7.根据权利要求6所述的涡轮叶片，其特征在于，所述隔挡件定位成使得离开所述前缘冷却回路的前缘冷却气流和离开所述中间区段冷却回路的中间区段冷却气流对于所述轴向叶顶冷却回路的弦向长度的至少一部分在所述轴向叶顶冷却回路内沿轴向方向大致平行。
8.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其特征在于，所述前缘冷却气流和所述中间区段冷却气流对于所述轴向叶顶冷却回路的弦向长度的大约40%大致平行。
9.根据权利要求6所述的涡轮叶片，其特征在于，所述中间区段冷却回路还包括第一通道、中间通道和最终通道，所述最终通道包括与所述轴向叶顶冷却回路流体连通的第二出口。
10.根据权利要求9所述的涡轮叶片，其特征在于，所述中间区段冷却回路还包括与所述轴向叶顶冷却回路流体连通的至少一个额外出口。
11.根据权利要求6所述的涡轮叶片，其特征在于，所述叶顶包括多个叶顶冷却孔，以及其中，所述外壁还包括从所述叶顶径向向外延伸的凹槽状叶顶轨道，所述凹槽状叶顶轨道限定多个凹槽状叶顶孔。
12.一种用于冷却在燃气涡轮发动机中使用的涡轮叶片的方法，所述涡轮叶片包括限定前缘、包括多个后缘离开通路的后缘、压力侧壁、吸力侧壁的外壁，包括叶顶的径向外端和联接到根部的径向内端，其中，所述前缘没有通过其的薄膜冷却孔，所述方法包括如下步骤：
经由所述根部向所述涡轮叶片供应冷却气流；
使所述冷却气流的一部分经过前缘冷却回路以冷却所述涡轮叶片的前缘；
使所述冷却气流的一部分经过所述涡轮叶片的前缘和后缘之间的中间区段冷却回路；
使所述冷却气流的一部分经过后缘冷却回路以冷却所述后缘和通过所述外壁中的多个后缘离开通路离开所述涡轮叶片；
将离开所述前缘冷却回路的大致全部前缘冷却气流和离开所述中间区段冷却回路的大致全部中间区段冷却气流引导至轴向叶顶冷却回路以生成轴向叶顶冷却气流，其中，所述轴向叶顶冷却回路邻近所述叶顶且沿弦向方向连续地延伸，所述弦向方向从所述前缘延伸至所述后缘；和
使所述轴向叶顶冷却气流轴向地在所述轴向叶顶冷却回路内沿所述弦向方向经过以向所述叶顶提供冷却。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述涡轮叶片还包括隔挡件，其大体邻近所述中间区段冷却回路和所述前缘冷却回路，所述隔挡件沿所述弦向方向延伸，其中，所述隔挡件定位成使得隔挡件下表面大致横向于离开所述中间区段冷却回路的中间区段冷却气流。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括在所述轴向叶顶冷却回路内引导所述前缘冷却气流和所述中间区段冷却气流，使得所述前缘冷却气流和所述中间区段冷却气流沿轴向方向在所述轴向叶顶冷却回路内对于所述轴向叶顶冷却回路的弦向长度的至少一部分大致平行。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述前缘冷却回路还包括限定主前缘冷却通道和冲击通道的壁，所述壁包括多个径向间隔分开的冲击冷却孔，使得所述前缘冷却通道和所述冲击通道流体连通。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，使所述冷却气流的一部分经过前缘冷却回路的步骤还包括使所述冷却气流的一部分流动通过所述多个径向间隔分开的冲击冷却孔，以实现所述前缘的冲击冷却。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述叶顶包括多个叶顶冷却孔，以及其中，所述外壁还包括从所述叶顶径向向外延伸的凹槽状叶顶轨道，所述凹槽状叶顶轨道限定多个凹槽状叶顶孔。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括使所述轴向叶顶冷却气流的一部分流动通过所述多个叶顶冷却孔和凹槽状叶顶孔，以实现所述叶顶和所述凹槽状叶顶轨道的对流冷却。

说明书全文

带有轴向叶顶冷却回路的涡轮 叶片

技术领域

[0001] 本发明大体上涉及燃气涡轮叶片，且更具体地涉及涡轮叶片的叶顶区段的冷却。

背景技术

[0002] 在诸如燃气涡轮发动机的涡轮机械中，从压缩机区段排放的压缩空气与燃料混合，并且在燃烧区段中燃烧以生成热燃烧气体。燃烧气体在涡轮区段中被引导通过热气体路径，其中，气体行进通过一系列涡轮级，其通常包括一排静止导叶，继之以一排旋转涡轮叶片。涡轮叶片从热燃烧气体抽取能量，且提供涡轮转子的旋转以便为压缩机供能和提供输出功率。

[0003] 一种类型的涡轮叶片包括翼型，其从叶片平台处的根部（其限定燃烧气体的径向内部流动路径）延伸至径向外部盖或叶顶区段，且包括相对的压力侧和吸力侧，所述压力侧和吸力侧从翼型的前缘轴向地延伸到后缘。由于涡轮叶片直接地暴露于热燃烧气体，所以其通常设有内部冷却回路，其通导诸如压缩机引气（bleed air）的冷却剂通过叶片的翼型和通过其表面周围的各种薄膜冷却孔。具体地，涡轮叶片的前缘和叶顶的冷却很大程度上通过薄膜冷却实现。然而，在诸如燃烧原油或其他重油的发动机的一些应用中，这些薄膜冷却孔能够被堵塞，从而导致过热和可能引起对涡轮叶片的损坏。

发明内容

[0004] 根据本发明的一个方面，本公开提供一种涡轮叶片，其包括限定前缘、后缘、压力侧壁、吸力侧壁的外壁，包括叶顶的径向外端和联接到根部的径向内端，其中，前缘没有通过其延伸的薄膜冷却孔。涡轮叶片还包括与外壁限定前缘冷却回路的结构，所述前缘冷却回路邻近前缘并沿径向方向从根部朝向叶顶延伸。前缘冷却回路包括至少一个前缘冷却通道。涡轮叶片还包括与外壁限定后缘冷却回路的结构，所述后缘冷却回路邻近后缘并且沿径向方向从根部朝向叶顶延伸；以及包括与外壁限定位于前缘冷却回路和后缘冷却回路之间的中间区段冷却回路和限定前向流动（forward flow）蜿蜒冷却回路的结构。前向流动蜿蜒冷却回路包括第一通道、中间通道和最终通道，并且其中中间区段冷却回路沿径向方向从根部朝向叶顶延伸。涡轮叶片的外壁还限定邻近叶顶和大体沿弦向方向连续延伸的轴向叶顶冷却回路，并且其中弦向方向从前缘延伸至后缘。前缘、中间区段和后缘冷却回路中的每一个均从根部处的冷却空气供应接收冷却气流。前缘和中间区段冷却回路中的每一个的径向外部部分还包括至少一个出口，其与轴向叶顶冷却回路流体连通，使得离开前缘冷却回路的大致全部前缘冷却气流和离开中间区段冷却回路的大致全部中间区段冷却气流均被引导至轴向叶顶冷却回路。

[0005] 根据一些方面，前缘和中间区段冷却回路联接到轴向叶顶冷却回路的前端，使得离开前缘冷却回路的前缘冷却气流和离开中间区段冷却回路的中间区段冷却气流沿轴向方向在轴向叶顶冷却回路内对于轴向叶顶冷却回路的弦向长度的至少一部分大致平行。根据其他方面，前向流动蜿蜒冷却回路的中间通道和最终通道中的至少一者与轴向叶顶冷却回路流体连通。根据本发明的另一方面，限定前缘冷却回路的结构包括第一壁和第二壁，其与外壁限定主前缘冷却通道和冲击通道，并且其中第二壁包括多个径向间隔分开的冲击冷却孔，使得前缘冷却通道和冲击通道流体连通。根据本发明的其他方面，叶顶包括多个叶顶冷却孔，且外壁还包括从叶顶径向向外延伸的凹槽状叶顶轨道，并且其中，凹槽状叶顶轨道限定多个凹槽状叶顶孔。

[0006] 根据本发明的另一方面，本公开提供一种涡轮叶片，其包括限定前缘、后缘、压力侧壁、吸力侧壁的外壁，包括叶顶的径向外端和联接到根部的径向内端，其中，前缘没有通过其延伸的薄膜冷却孔。涡轮叶片的外壁限定邻近叶顶并且沿弦向方向连续延伸的轴向叶顶冷却回路，并且其中弦向方向从前缘延伸至后缘。涡轮叶片还包括一结构，其与外壁限定前缘冷却回路以便供应前缘冷却气流，并且其中前缘冷却回路邻近前缘并且沿径向方向从根部朝向叶顶延伸。前缘冷却回路还包括第一出口，其与轴向叶顶冷却回路流体连通，使得离开前缘冷却回路的大致全部前缘冷却气流均被引导至轴向叶顶冷却回路。涡轮叶片还包括一结构，其与外壁限定后缘冷却回路，所述后缘冷却回路邻近后缘并且沿径向方向从根部朝向叶顶延伸。涡轮叶片还包括一结构，其与外壁限定中间区段冷却回路以便供应中间区段冷却气流，并且其中中间区段冷却回路位于前缘冷却回路和后缘冷却回路之间。中间区段冷却回路包括第二出口，其与轴向叶顶冷却回路流体连通，使得离开中间区段冷却回路的大致全部中间区段冷却气流均被引导到轴向叶顶冷却回路。涡轮还包括隔挡件，其大体邻近中间区段冷却回路和前缘冷却回路。隔挡件沿弦向方向延伸，且定位成使得隔挡件下表面大致横向于离开中间区段冷却回路的中间区段冷却气流。

[0007] 根据一些方面，所述隔挡件定位成使得离开前缘冷却回路的前缘冷却气流和离开中间区段冷却回路的中间区段冷却气流在轴向叶顶冷却回路内对于轴向叶顶冷却回路的弦向长度的至少一部分沿轴向方向大致平行。根据具体方面，前缘冷却气流和中间区段冷却气流对于轴向叶顶冷却回路的弦向长度的大约40%大致平行。

[0008] 根据其他方面，中间区段冷却回路还包括第一通道、中间通道和最终通道，并且其中最终通道包括与轴向叶顶冷却回路流体连通的第二出口。根据具体方面，中间区段冷却回路还包括与轴向叶顶冷却回路流体连通的至少一个额外出口。

[0009] 根据其他方面，叶顶包括多个叶顶冷却孔，且外壁还包括从叶顶径向向外延伸的凹槽状叶顶轨道，并且其中凹槽状叶顶轨道限定多个凹槽状叶顶孔。

[0010] 根据本发明的另一方面，本公开提供用于冷却在燃气涡轮发动机中使用的涡轮叶片的方法。涡轮叶片包括：外壁，其限定前缘、包括多个后缘离开通路的后缘、压力侧壁、吸力侧壁；包括叶顶的径向外端，和联接到根部的径向内端，其中前缘没有通过其的薄膜冷却孔。根据一个方面，方法包括如下步骤：经由根部向涡轮叶片供应冷却气流；使冷却气流的一部分经过前缘冷却回路以冷却涡轮叶片的前缘；使冷却气流的一部分经过涡轮叶片的前缘和后缘之间的中间区段冷却回路；使冷却气流的一部分经过后缘冷却回路以冷却后缘，并且通过外壁中的多个后缘离开通路离开涡轮叶片；将离开前缘冷却回路的大致全部前缘冷却气流和离开中间区段冷却回路的大致全部中间区段冷却气流引导至轴向叶顶冷却回路以生成轴向叶顶冷却气流；以及使轴向叶顶冷却气流轴向地在轴向叶顶冷却回路内沿弦向方向经过以向叶顶提供冷却。轴向叶顶冷却回路邻近叶顶并且沿弦向方向连续延伸，其中弦向方向从前缘延伸至后缘。

[0011] 根据方法的一些方面，涡轮叶片还包括隔挡件，其大体邻近中间区段冷却回路和前缘冷却回路。隔挡件沿弦向方向延伸，且定位成使得隔挡件下表面大致横向于离开中间区段冷却回路的中间区段冷却气流。在具体方面中，方法还包括在轴向叶顶冷却回路内引导前缘冷却气流和中间区段冷却气流，使得前缘冷却气流和中间区段冷却气流对于轴向叶顶冷却回路的弦向长度的至少一部分在轴向叶顶冷却回路内沿轴向方向大致平行。

[0012] 根据方法的其他方面，前缘冷却回路还包括限定主前缘冷却通道和冲击通道的壁。壁包括多个径向间隔分开的冲击冷却孔，使得前缘冷却通道和冲击通道流体连通。在具体方面中，使冷却气流的一部分经过前缘冷却回路的步骤还包括使冷却气流的一部分流动通过多个径向间隔分开的冲击冷却孔，以实现前缘的冲击冷却。

[0013] 根据方法的其他方面，叶顶包括多个叶顶冷却孔，且外壁还包括从叶顶径向向外延伸的凹槽状叶顶轨道，并且其中凹槽状叶顶轨道限定多个凹槽状叶顶孔。在具体方面中，方法还包括使轴向叶顶冷却气流的一部分流动通过多个叶顶冷却孔和凹槽状叶顶孔，以实现叶顶和凹槽状叶顶轨道的对流冷却。附图说明

[0014] 虽然用具体地指出且清楚地要求保护本发明的权利要求总结了本说明书，但是相信结合附图从以下描述中将更好地理解本发明，附图中，同样的附图标记标识同样的元件，并且其中：图1是示出本发明的方面的涡轮叶片的透视图；
图2是沿图1的涡轮叶片的视图线2-2截取的横截面视图；
图3是沿图2的涡轮叶片的弦向中心视图线3-3截取的横截面视图；和
图4是图3的径向外部叶顶的放大视图。

具体实施方式

[0015] 在优选实施例的以下详细描述中，参考形成描述的一部分的附图，且其中以说明的方式且不以限制的方式示出可在其中实践本发明的具体优选实施例。应当理解的是，可利用其他实施例，且在不脱离本发明的精神和范围的情况下可做出改变。

[0016] 参考图1，根据本发明的方面，示出翼型组件10。翼型组件10可以是包括翼型（即可旋转涡轮叶片12）的叶片组件，但是应当理解的是，本文中所公开的冷却构思可与静止导叶结合使用。翼型组件10用于燃气涡轮发动机。如本领域技术人员将显而易见的那样，燃气涡轮发动机包括压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段（未示出）。压缩机区段包括压缩机，其压缩环境空气，其至少一部分被传输至燃烧器区段。燃烧器区段包括一个或多个燃烧器，其将来自压缩机区段的压缩空气与燃料混合，并点燃该混合物从而形成限定高温工作气体的燃烧产物。高温工作气体行进至涡轮区段，在该处工作气体经过一个或多个涡轮级，每一个涡轮级均包括一排静止导叶和一排旋转叶片，诸如涡轮叶片12。

[0017] 如图1和2中所示，涡轮叶片12包括联接到涡轮转子（未示出）的根部14和附连于根部14的平台组件15。叶片12被附连于平台组件15并且从平台组件15径向向外延伸。叶片12具有外壁16，其限定大体凹入的压力侧壁18、大体凸起的吸力侧壁20、前缘22和后缘24。前缘22沿弦向方向（由图2中的线3-3表示）与后缘24间隔开。压力侧壁18和吸力侧壁20沿展向或径向方向RD从平台组件15径向向外延伸至径向外部叶顶26，且沿弦向方向在前缘22和后缘24之间延伸。

[0018] 参考图2和3，外壁16在叶片12内限定腔，且多个展跨结构28与外壁16限定从平台组件15径向延伸至径向外部叶顶26并且在前缘22和后缘24之间弦向延伸的多个冷却回路。具体地，冷却回路包括前缘冷却回路30、中间区段冷却回路32、后缘冷却回路34和轴向叶顶冷却回路56。

[0019] 前缘冷却回路30邻近前缘22延伸，且由外壁16和包括第一壁、在所示实施例中大致实心的第一展跨结构28a部分地限定，且位于压力侧壁18和吸力侧壁20之间以及前缘22和第一展跨结构28a之间。前缘冷却回路30从平台组件15径向延伸至轴向叶顶冷却回路56。前缘冷却回路30包括限定在第一展跨结构28a和包括第二壁的第二展跨结构28b之间的主前缘冷却通道30a和冲击通道30b，所述冲击通道30b位于主前缘冷却通道30a的上游且限定在包括前缘22的外壁16的部分和第二展跨结构28b之间。限定第二展跨结构28b的第二壁包括多个径向间隔分开的冲击孔38，其允许主前缘冷却通道30a和冲击通道30b之间的流体连通。

[0020] 主前缘冷却通道30a与前缘平台通路36连通并且从其接收冷却气流CF，所述前缘平台通路36延伸通过根部14和平台组件15。冷却气流CF可以被提供为从发动机的压缩机泄放的冷却空气，并且以常规方式通导至转子盘。冷却气流CF进入主前缘冷却通道30a并且流入冲击孔38以向前缘22的内表面提供冲击冷却。如图3中所示，第二展跨结构28b可以沿上游方向略微倾斜，使得第一展跨结构28a和第二展跨结构28b在前缘冷却回路30的径向外端处会合，由此迫使所有冷却气流CF进入冲击通道30b。如下文更详细地解释的那样，限定前缘冷却回路30的外壁16的部分是连续的，且不包含通常被用于向叶片12的前缘22（参见图1）提供薄膜冷却的薄膜冷却孔。

[0021] 继续参考图2和3，后缘冷却回路34邻近后缘24延伸，并且由外壁16和包括第三壁的第三展跨结构28c部分地限定，且位于压力侧壁18和吸力侧壁20之间以及后缘24和第三展跨结构28c之间。后缘冷却回路34在平台组件15和腔底板54之间径向延伸，所述腔底板54在压力侧壁18和吸力侧壁20之间延伸。如图3中所示，后缘冷却回路34包括主后缘冷却通道42。后缘冷却回路34还由第一肋43和第二肋45（每一个均包括相应的冲击或计量孔43a和
45a）以及部分地由腔底板54限定。位于肋43和45之间的是第一后缘冲击腔47和第二后缘冲击腔49，其与主冷却通道42和冲击孔43a和45a连通。后缘排放狭槽46位于限定后缘24的外壁16的一部分中。第一肋43和第二肋45及其对应的冲击孔43a和45a在后缘冷却回路34中提供冲击冷却。主后缘冷却通道42与延伸通过根部14和平台组件15的后缘平台通路40连通并且从该后缘平台通路40接收冷却气流CF。经过第二后缘冲击腔49的冷却气流CF通过多个后缘排放狭槽46被排放，以向后缘24提供薄膜冷却。

[0022] 中间区段冷却回路32由外壁16、第一展跨结构28a和第三展跨结构28c以及包括第四壁和第五壁的第四展跨结构28d和第五展跨结构28e限定，且位于压力侧壁18和吸力侧壁20以及第一展跨结构28a和第三展跨结构28c之间。中间区段冷却回路32在平台组件15和轴向叶顶冷却回路56之间径向延伸，且由腔底板54部分地限定。中间区段冷却回路32是前向流动蜿蜒冷却回路，其包括第一通道32a、中间通道32b和最终通道32c。限定在第三展跨结构28c和第四展跨结构28d之间的第一通道32a与延伸通过根部14和平台组件15的中间区段平台通路48连通并且从该中间区段平台通路48接收冷却气流CF。第一通道32a在径向外端处由外部轴向通路50连接至中间通道32b。中间通道32b限定在第四展跨结构28d和第五展跨结构28e之间，且在径向内端处由内部轴向通路52连接至最终通道32c。最终通道32c被限定在第五展跨结构28e和第一展跨结构28a之间。

[0023] 轴向叶顶冷却回路56由外壁16限定在压力侧壁18和吸力侧壁20之间，并且从前缘22连续延伸至后缘24。轴向叶顶冷却回路56在径向外端处由叶顶盖58限定，且在径向内端处由前缘冷却回路30、中间区段冷却回路32和腔底板54限定。冲击通道30b的径向外端包括与轴向叶顶冷却回路56的前端连通的前缘出口62。中间区段冷却回路32的第一通道32a和中间通道32b的径向外端由腔底板54限定，且最终通道32c的径向外端包括与轴向叶顶冷却回路56的前端连通的中间区段出口64。中间区段出口64相对于前缘出口62位于下游。

[0024] 如图3中所示，冷却气流CF进入前缘平台通路36、中间区段平台通路48和后缘平台通路40并且分别流入前缘冷却回路30、中间区段冷却回路32和后缘冷却回路34。在通过后缘排放狭槽46被排放以向后缘24提供冷却之前，后缘冷却气流TEF进入主后缘冷却通道42并且经由冲击孔43a和45a以及肋43和45上方和下方的开口流入第一后缘冲击腔47和第二后缘冲击腔49。前缘冷却气流LEF进入主前缘冷却通道30a并且流过冲击孔38进入冲击通道30b。大致全部前缘冷却气流LEF然后经由前缘出口62进入轴向叶顶冷却回路56。中间区段冷却气流MSF进入第一通道32a并且流过外部轴向通路50进入中间通道32b。在通过中间区段出口64进入轴向叶顶冷却回路56之前，大致全部中间区段冷却气流MSF然后经由内部轴向通路52流入最终通道32c。离开冲击通道30b的前缘冷却气流LEF和离开中间区段冷却回路32的最终通道32c的中间区段冷却气流MSF在轴向叶顶冷却回路56中结合以形成轴向叶顶冷却气流AF。轴向叶顶冷却气流AF沿弦向方向从前缘22流动至后缘24，在该处，其从叶片
12经由轴向叶顶排放狭槽66被排放。

[0025] 如图3中所示，腔底板54还可包括一个或多个孔口68，其将中间区段冷却回路32和/或后缘冷却回路34连接至轴向叶顶冷却回路56。例如，如图所示，中间区段冷却回路32的第一通道32a的径向外端附近的腔底板54的部分包括孔口68，其连接第一通道32a与轴向叶顶冷却回路56。此外，主后缘冷却通道42的径向外端附近的腔底板54的部分包括孔口68，其将主后缘冷却通道42连接至轴向叶顶冷却回路56。

[0026] 现在参考图1和4，涡轮叶片12的径向外部叶顶26还可包括凹槽状叶顶轨道70，其从叶顶盖58径向向外延伸且大致完全围绕涡轮叶片12的周边延伸以限定外部凹槽状叶顶腔72。可以提供从轴向叶顶冷却回路56延伸通过叶顶盖58进入凹槽状叶顶腔72的多个叶顶冷却孔74。轴向叶顶冷却气流AF的一部分可以流动通过叶顶冷却孔74，以向叶顶盖58和凹槽状叶顶轨道70输送额外对流冷却。凹槽状叶顶轨道70可以包括多个凹槽状叶顶孔76，其从轴向叶顶冷却回路56延伸通过凹槽状叶顶轨道70。在所示实施例中，凹槽状叶顶孔76可以延伸通过凹槽状叶顶轨道70的邻近前缘22和/或压力侧壁18的部分。轴向叶顶冷却气流AF的一部分可以流动通过凹槽状叶顶孔76以向凹槽状叶顶轨道70和/或压力侧壁18提供冷却。在本发明的一些方面中，凹槽状叶顶轨道70的包含凹槽状叶顶孔76的部分可以任选地包括斜切表面71，如图1和4中所示，所述斜切表面71相对于凹槽状叶顶轨道70的外表面以锐角定位。

[0027] 在图3中示出且如图4中更详细地示出的实施例中，中间区段出口64还可以由隔挡件60限定，隔挡件60定位成大体邻近前缘冷却回路30和中间区段冷却回路32并且沿弦向方向在轴向叶顶冷却回路56内延伸。隔挡件60可以例如被联接到第一展跨结构28a和第二展跨结构28b的延伸部和/或包括所述延伸部。隔挡件60相对于腔底板54径向向外间隔开，且相对于叶顶盖58径向向内间隔开。隔挡件60沿弦向方向延伸，使得隔挡件下表面61大致垂直于或横向于离开中间区段冷却回路32的最终通道32c的中间区段冷却气流MSF。

[0028] 隔挡件60防止由于前缘冷却气流LEF和更热的中间区段冷却气流MSF之间的相互作用引起的流动阻塞。隔挡件60相对于前缘出口62位于下游，使得前缘冷却气流LEF在隔挡件60上流动。与叶顶盖58一起，隔挡件60引导前缘冷却气流LEF朝向后缘24沿轴向方向通过轴向叶顶冷却回路56。隔挡件60相对于中间区段出口64定位在上游。中间区段冷却气流MSF由隔挡件下表面61重新引导朝向后缘24沿轴向方向通过轴向叶顶冷却回路56。前缘冷却气流LEF和中间区段冷却气流MSF从前缘22至后缘24大致平行地流动通过轴向叶顶冷却回路56的至少一部分以形成轴向叶顶冷却气流AF，这对径向外部叶顶26和凹槽状叶顶轨道70提供额外冷却。在本发明的一些方面中，隔挡件60可以使前缘冷却气流LEF的分离的、轴向气流延长高达轴向叶顶冷却回路56的弦向长度的40%。构想到隔挡件60可以具有从轴向叶顶冷却回路56的弦向长度的大约15%至大约25%的长度。

[0029] 与许多常规涡轮叶片不同，根据本发明的涡轮叶片不包括在涡轮叶片的前缘上的喷头式布置中或沿涡轮叶片的本体的薄膜冷却孔（参见图1）。在操作期间，具体地在燃烧诸如原油的重油的涡轮发动机中，沉淀能够引起这些薄膜冷却孔被阻塞。缺乏充分冷却能够引起对叶片的严重损坏，包括前缘和叶顶烧坏。如本文中所公开的带有增强的内部冷却的涡轮叶片在很少或者没有薄膜冷却的情况下更高效地利用可得的冷却气流。

[0030] 虽然已经图示和描述了本发明的具体实施例，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够做出各种其他改变和修改。因此预期在所附权利要求中涵盖在本发明的范围内的所有这些改变和修改。

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带有轴向叶顶冷却回路的涡轮叶片

带有轴向叶顶冷却回路的涡轮叶片

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